Расчетно-графическая работа по ТВН

Исходные данные.
Воздушная линия электропередачи (ВЛ) напряжением Uн, кВ, длиной ℓ, км, выполненная проводом марки АС со средней длиной пролета ℓпр, м, расположена на высоте по отношению к уровню моря Н, км, при заданных показателях степени загрязнения (СЗ) по ветровой и гололедной нагрузке и среднегодовой температуре (табл. 1.1). Условия испытания электрооборудования открытых распределительных устройств подстанций (ОРУ ПС) также указаны в табл. 1.1.



Задания.
1. Определить напряжения, воздействующие на изоляцию ВЛ и оборудования ОРУ при рабочем напряжении, при внутренних и грозовых перенапряжениях.
2. В соответствии с ГОСТ 1516.3-96 определить испытательные напряжения для электрооборудования ОРУ (трансформаторы силовые, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, реакторы, разъединители, выключатели) с нормальной изоляцией и привести их к заданным атмосферным условиям.
3. Определить нормированные 50% - ые влагоразрядные напряжения изоляции ВЛ и внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ.
4. Выбрать тип подвесного изолятора по нормальному режиму работы ВЛ и определить необходимую длину изолирующей подвески проводов на ВЛ и натяжных гирлянд ошиновки ОРУ ПС, привести чертеж подвесного изолятора.
5. Определить изоляционные расстояния по воздуху на опоре ВЛ и в середине пролета. Сравнить их с нормируемыми расстояниями, указанными в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ).
6. Выбрать тип опорного стержневого изолятора наружной установки, предназначенного для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и открытых распределительных устройствах электрических станций и подстанций, привести чертеж опорно-изоляционной конструкции.

Выполнение заданий.

1. Определить напряжения, воздействующие на изоляцию ВЛ и оборудования ОРУ при рабочем напряжении, при внутренних и грозовых перенапряжениях.
На электрооборудование, работающее в электрических сетях, воздействуют: длительно рабочее напряжение, кратковременно внутренние и грозовые перенапряжения.
Для класса напряжения 220 кВ ГОСТ 1516.3-96 устанавливает следующее значение наибольшего рабочего напряжения, кВ:
Uнаиб.раб = 252 кВ,
табл. 2.1 Методических указаний (МУ).
Электрические сети напряжением 220 кВ и выше работают только с глухозаземленной нейтралью. Поэтому, для оборудования, предназначенного для работы в сетях 220 за расчетное рабочее напряжение принимается наибольшее рабочее фазное напряжении сети:
Uраб.ф.наиб = Uнаиб.раб / √3= 252 / √3 = 145,5 кВ.
Расчетное напряжение, воздействующее на изоляцию оборудования при коммутационных перенапряжениях, определяется исходя из расчетной кратности перенапряжений kпр:
Uрасч.комм = kпр × √2 × Uраб.ф.наиб = 2,2 × √2 × 145,5 = 452,7 кВ,
где kпр = 2,2 – расчетная кратность внутренних перенапряжений при использовании ограничителей перенапряжений (ОПН).
Грозовые перенапряжения, воздействующее на оборудование, определяются остающимся напряжением на защитном аппарате Uост и превышением напряжения ΔU на защищаемом объекте над остающимся напряжением защитного аппарата:
Uвозд.гроз = kгроз × Uост,
где: Uост – остающееся напряжение на разряднике или ограничителе при токах координации, которые принимаются 5 кА для Uн = 35 … 220 кВ и 10 кА для Uн ≥ 330 кВ;
kгроз – коэффициент, учитывающий перепад напряжения ΔU между защитным аппаратом и защищаемым оборудованием.
Для силовых трансформаторов принимается kгроз = 1,2, а для остального оборудования подстанций kгроз = 1,3 … 1,4.
Нелинейные ограничители перенапряжений имеют существенно меньшее остающееся напряжение при токах координации, чем вентильные разрядники. Поэтому их применение позволяет существенно снизить значения воздействующих не только внутренних, но и грозовых перенапряжений: Остающееся напряжение на разряднике РВС-220 равно 670 кВ, а на ограничителе перенапряжений типа ОПН-220/146 равно 419 кВ. (табл. 2.3 и 2.4 МУ).
Для силовых трансформаторов:
Uвозд.гроз = kгроз × Uост = 1,2 × 419 = 503 кВ.
Для остального оборудования подстанций:
Uвозд.гроз = kгроз × Uост = 1,35 × 419 = 566 кВ.